МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(государственный технический университет)-НИУ
МАИ
Кафедра 301
Курсовой проект по предмету:
«Микропроцессорные устройства систем управления»
Задание №22
Выполнила студентка группы 03-404
Дворникова Ольга
Принял: Можаев В.А.
консультант
Москва, 2012 г.
Содержание
1. Задание № 22 3
2. Принцип действия проектируемого устройства 4
3. Разработка алгоритма работы устройства 5
4. Разработка программы реализации цифрового фильтра 7
4.1 Математическая модель цифрового фильтра 7
4.2 Разработка программы цифрового фильтра-подпункт не может называться так же как пункт. 8
4.3 Тестирование программы 13
5. Разработка и расчет функциональных и принципиальных схем узлов устройства.(разработка функциональных схем и расчет принципиальных) 15
5.1. Расчет входных усилителей. 15
5.2. Расчет величины пульсаций на выходе усилителя. 16
5.3. Программируемый усилитель. 18
5.3. Расчет выходного усилителя мощности. 19
5.5. Выбор звукоизлучателя 20
6. Выводы по работе 21
7. Список литературы 22
1. Задание № 22
Разработать программу, реализующую фильтр нижних частот первого порядка с частотой среза 0.7 Гц и с усилением 1.75
По заданной структурной схеме разработать принципиальную электрическую схему цифровой системы, обрабатывающей сигналы с датчиков по разработанной программе.
Рисунок 1 – Структурная схема системы
Дополнительные требования к системе.
вычислительное устройство должно усреднять сигналы с датчиков;
если сигнал с одного из датчиков отличается от других более, чем на 10, то этот датчик должен быть исключен из процедуры отработки;
в качестве ЦАП использовать широтно-импульсный модулятор;
величина пульсаций на выходе усилителя не должна превышать 1%
при отклонении сигнала на выходе ЦАП от ожидаемого более, чем на 10, необходимо провести коррекцию коэффициента усиления программируемого усилителя. При невозможности коррекции, нужно выдать акустический сигнал “АВАРИЯ”.
4. Электрические характеристики системы.
Сигнал на выходах датчиков изменяется в пределах +10
В;Разрядность ЦАП-а: 10 битов;
Напряжение на выходе ЦАП-а: 15В;
Выходной ток ЦАП-а: 0.5 А.
2. Принцип действия проектируемого устройства
На рисунке 1 изображена структурная схема рассматриваемой цифровой системы.
Центральным элементом приведенной схемы является вычислительное устройство, которое реализует цифровой эквивалент передаточной функции. В состав этого вычислительного устройства входит микропроцессор и АЦП с программируемым усилителем. Как показано на схеме, на вход устройства поступает три аналоговых сигнала с трех датчиков, подключенных к объекту управления. Использование трех датчиков позволяет повысить надежность системы, так как вычислительное устройство, сравнивая сигналы с датчиков, может определить, какие из датчиков в данный момент исправны.
После аналого-цифрового преобразования и усреднения сигналов с трех датчиков вычислитель производит расчет следующего значения выходного сигнала, используя полученное значение входа и предыдущее значение выхода (т.е. последовательно решает разностное уравнение, соответствующее заданной передаточной функции). Как только получено новое значение выхода, оно выводится через ШИМ, работающий в режиме цифро-аналогового преобразования на схему согласования, выход которой соединен с объектом управления через программируемый усилитель и усилитель мощности.
Сигнал “Авария” появляется в том случае, если вычислительное устройство, в силу неисправности либо входных, либо выходных аналоговых цепей, не может реализовать нужную зависимость между входом и выходом. Неисправность входных цепей определяется по превышению допустимой разности между показаниями датчиков. В этом случае выводится сигнал об аварии, и вычислительное устройство приостанавливает свою работу.